WO2020007744A1 - Kaliumfreie glaskeramik - Google Patents

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WO2020007744A1
WO2020007744A1 PCT/EP2019/067405 EP2019067405W WO2020007744A1 WO 2020007744 A1 WO2020007744 A1 WO 2020007744A1 EP 2019067405 W EP2019067405 W EP 2019067405W WO 2020007744 A1 WO2020007744 A1 WO 2020007744A1
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glass ceramic
weight
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lithium
lithium silicate
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Michael GÖDIKER
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Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
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    • C03C10/0027—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
    • C03C4/0021—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass for dental use

Definitions

  • the present invention relates to a glass ceramic based on lithium silicate, which is characterized in that it is essentially free of potassium compounds, and a method for its production.
  • the invention relates to the use of the potassium-free glass ceramic for the production of dental restorations and a dental restoration which comprises the potassium-free glass ceramic.
  • lithium silicate glass ceramics in the field of dental restorations has long been known and is the focus of intensive research.
  • Glass ceramics based on lithium silicate are characterized by the fact that they pass through phases of different compositions of the crystal phases, which can be controlled by means of temperature input.
  • lithium metasilicate is usually present as the predominant crystal phase, which, due to its lower hardness and strength, allows better and more gentle processing.
  • a higher hardness / strength is advantageous for the final restoration in order to ensure a long service life and durability of the restoration.
  • This is achieved in that the processed lithium metasilicate glass ceramic is converted by heat treatment into a glass ceramic in which lithium disilicate forms a predominant crystal phase.
  • Lithium disilicate is characterized by an exceptional strength, which makes processing difficult but is desirable for the final restoration.
  • lithium silicate glass ceramics The mechanical properties of lithium silicate glass ceramics are known and the subject of various property rights.
  • EP 2 765 978 describes a lithium silicate glass ceramic which contains hexavalent metal oxides selected from Mo0 3 and W0 3 and is particularly suitable for use in dentistry, preferably for the production of dental restorations.
  • WO 2012/059143 relates to a glass ceramic based on the lithium metasilicate system Li 2 0 * Si0 2 (Li 2 Si0 3 ), which is simple in an intermediate stage of crystallization is mechanically workable and, after complete crystallization, is a high-strength, highly translucent and chemically stable glass ceramic.
  • WO 2011/076422 discloses a lithium disilicate glass ceramic which contains at least 10% by weight of a stabilizer for increasing the chemical and mechanical stability, the stabilizer being essentially in the amorphous phase.
  • EP 2 377 831 describes a lithium silicate glass ceramic which contains at least 6.1% by weight of ZrO 2 .
  • US 2015/0274581 relates to a glass ceramic which comprises 30 to 65% by weight of lithium disilicate as the first crystal phase and 20 to 60% by weight of ⁇ -spodumene as the second crystal phase.
  • the glass ceramics described in the prior art have the claim of improved machinability by means of ablative processes, the dental restoration being milled from a blank.
  • processing by means of the pressing process is available, for which, however, other requirements must be placed on the properties of the ceramic, in particular as regards the malleability of the ceramic blank.
  • glass ceramics based on lithium silicate which can also be processed into dental restorations by means of pressing processes.
  • Such glass ceramics are desirably suitable for both processing methods, both for the ablation processes, which can be summarized under the term CAD / CAM process, and for processing by means of pressing processes.
  • This task is solved by providing a lithium silicate glass ceramic that is essentially free of potassium. It was surprisingly found that the properties of the glass ceramic can be improved by the absence of potassium-containing compounds. In particular, the crystallization temperature and the softening temperature and thus the Machining temperature can be optimized for the respective application without the physical properties such as bending strength and
  • a first object of the present invention is a lithium silicate glass ceramic, obtainable from a melt which is produced by melting
  • Starting components are formed, the starting components Si0 2 , at least one lithium compound containing oxygen atoms selected from the group consisting of Li 2 0, Li 2 C0 3 , Li 2 S0 4 , LiN0 3 and LiCI0 4 ; Zr0 2 in an amount of 5 to 15 wt .-%, Al 2 0 3 , P 2 Os and at least one oxygen atom containing sodium compound selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 C0 3 , NaHC0 3 , Na 2 S0 and NaHS0 4 ; and 0.5 to 5 wt .-% Ce0 2 , and wherein the glass ceramic is characterized in that it is essentially free of potassium-containing compounds.
  • essentially free means that the proportion of potassium-containing compound in the glass ceramic is less than 0.1% by weight, in particular less than 0.09% by weight or less than 0.05% by weight. % and particularly preferably less than 0.01 wt .-%, based on the total weight of the melt.
  • the glass ceramic according to the invention is free of potassium-containing compounds.
  • Starting components in the sense of the present invention are to be understood as those components from which the melt for producing the glass ceramic is produced, the components being able to undergo chemical or physical conversion if the melt is formed.
  • the amount of SiO 2 is 50 to 70% by weight, preferably 53 to 65% by weight, based on the total weight of the starting components of the melt.
  • the ratio of SiO 2 to the lithium compound containing oxygen atoms is a decisive criterion for whether the desired crystal phases lithium metasilicate and lithium disilicate are formed.
  • An embodiment of the lithium silicate glass ceramic according to the invention is therefore preferred in which the proportion of the at least one Lithium compound containing oxygen atoms is 10 to 27% by weight, preferably 12 to 27% by weight, particularly preferably 13 to 22% by weight, in each case based on the total weight of the starting components of the melt.
  • silicate glass ceramics which are obtained from starting components whose proportion of oxygen-containing lithium compounds is in the claimed range, tend to form smaller crystals at an early stage, as a result of which the machinability is improved by means of ablation processes.
  • Zr0 2 can be added to the glass ceramic to improve the optical properties.
  • An embodiment is therefore preferred in which the content of ZrO 2 is 5 to 15% by weight, preferably 7 to 13% by weight or 9 to 11% by weight, particularly preferably 10 to 10.5% by weight , each based on the total weight of the starting components of the melt.
  • the proportion of Al 2 0 3 is preferably 0.1 to 5% by weight, particularly preferably 1 to 3.5% by weight, in each case based on the total weight of the
  • an embodiment of the glass ceramic according to the invention is preferred in which the proportion of P 2 Os is 2 to 10% by weight, preferably 4 to 8% by weight, in each case based on the total weight of the starting components of the melt.
  • the starting melt from which the glass ceramic according to the invention is formed contains at least one oxygen-containing sodium compound.
  • the content of the at least one oxygen-containing sodium compound is preferably in the range from 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 4% by weight, in each case based on the total weight of the starting components of the melt.
  • glass ceramics with a very good, balanced profile can be obtained from optical and mechanical properties if the melt is formed from starting components, in which the weight ratio of the starting components of Zr0 2 to oxygen-containing sodium compound, in particular of Zr0 2 to Na 2 0, in the range from 1: 1 to 30: 1, preferably from 2: 1 to 25: 1 and in particular from 3: 1 to 10 : 1 and in particular from 4: 1 to 7: 1.
  • glass ceramics according to the invention are advantageous in which the melt is formed from starting components, in which the weight ratio of the starting components of oxygen-containing lithium compound to oxygen-containing sodium compound, in particular of Li 2 0 to Na 2 0, in the range from 2: 1 to 54: 1, preferably from 3: 1 to 44: 1 and in particular from 5: 1 to 15: 1.
  • the melt is formed from starting components in which the total amount of oxygen-containing alkali metal compounds is 10.5 to 32% by weight, preferably 13 to 27% by weight and in particular 15 to 24% by weight.
  • the melt is formed from starting components which, as oxygen-containing alkali metal compounds, exclusively contain oxygen-containing lithium compounds, selected from the group consisting of Li 2 0, Li 2 C0 3 , Li 2 S0 4 , LiN0 3 and LiCl0 4 and mixtures thereof, and oxygen-containing sodium compounds, selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 C03, NaHC0 3 , Na 2 S0 4 and NaHS0 4, and mixtures thereof.
  • oxygen-containing alkali metal compounds exclusively contain oxygen-containing lithium compounds, selected from the group consisting of Li 2 0, Li 2 C0 3 , Li 2 S0 4 , LiN0 3 and LiCl0 4 and mixtures thereof
  • oxygen-containing sodium compounds selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 C03, NaHC0 3 , Na 2 S0 4 and NaHS0 4, and mixtures thereof.
  • An embodiment of the glass ceramic according to the invention is particularly preferred in which the starting components are present in the following amounts, the percentages by weight based in each case on the total weight of the starting components of the melt:
  • Si0 2 50 to 70 wt .-%, preferably 53 to 65 wt .-%;
  • Ce0 2 0.5 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 2.5 wt .-%, alternatively preferably 1 to 3.5 wt .-%; oxygen-containing lithium compound selected from the group consisting of Li 2 0, Li 2 C0 3 , Li 2 S0 4 , LiN0 3 and LiCl0 4 : 10 to 27% by weight, preferably 12 to 27% by weight, particularly preferably 13 to 22 wt .-%;
  • Zr0 2 5 to 15% by weight, preferably 7 to 13% by weight or 9 to 11% by weight, particularly preferably 10 to 10.5% by weight;
  • Al 2 0 3 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 3.5% by weight;
  • R 2 O d 2 to 10% by weight, preferably 4 to 8% by weight; and oxygen-containing sodium compound selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 CC> 3 , NaHCCh, Na 2 S0 4 and NaHS0 4 : 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 4% by weight.
  • the oxygen-containing lithium compound is Li 2 0 or Li 2 C0 3 .
  • the at least one oxygen-containing sodium compound is selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 C0 3 , Na 2 S0 4 and NaHC0 3 .
  • Ce0 2 is present as the starting component in the glass ceramic according to the invention.
  • the amount of Ce0 2 is 0.5 to 5 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 2.5 wt .-%, alternatively preferably 1 to 3.5 wt .-%, each based on the total weight of the starting components the melt. It was surprisingly found that by using Ce0 2 as the starting component of the glass ceramic according to the invention, the melt produced from the starting components had significantly fewer air pockets.
  • the weight ratio of the starting components Zr0 2 to Ce0 2 is in the range from 10: 1 to 5: 1, preferably 7: 1 to 4: 1. It was surprisingly found that a weight ratio of the two starting components in the specified range an optimal balance between the optical properties of the later glass ceramic and the processability of the melt can be achieved. As already explained in the introductory part of the application, it has proven to be advantageous for the processing and formability of the glass ceramic if the glass ceramic comprises lithium metasilicate at least in the phase of its processing. An embodiment is therefore preferred in which the glass ceramic comprises lithium metasilicate (Li 2 Si0 3 ) as the crystal phase.
  • the proportion of lithium metasilicate is preferably in the range from 6 to 30% by weight, preferably 8 to 25% by weight, in each case based on the total weight of the glass ceramic.
  • the proportion of lithium metasilicate in the glass ceramic that lies within the claimed range, it was surprisingly found that the glass ceramic has the necessary strength for processing, but the processing can be carried out in a manner that is gentle on the tool, without causing chips on the blank or the one to be produced Restoration is coming.
  • a glass ceramic which comprises lithium metasilicate in the specified amounts can be processed by means of hot pressing without causing damage to the internal structure.
  • the glass ceramic used must have an appropriate strength. This is achieved, among other things, by converting the crystal phase of the softer lithium metasilicate into the crystal phase of the hard lithium disilicate. Accordingly, an embodiment of the glass ceramic according to the invention is preferred which comprises lithium disilicate (LhS Os).
  • the proportion of lithium disilicate in the glass ceramic is preferably in the range from 5 to 50% by weight, preferably 8 to 30% by weight. With a proportion of lithium disilicate in the specified range, the required strength of the dental restoration can be ensured, while the forces acting on the dental restoration can be absorbed at the same time.
  • the weight ratio of lithium metasilicate to lithium disilicate is 100: 1 to 1: 100, preferably 50: 1 to 1:50 and particularly preferably 2: 1 to 1: 2. It was surprisingly found that the mechanical properties of the glass ceramic according to the invention with a weight ratio of the two crystal phases in the specified Areas can be optimally adapted to the respective requirements, in particular machinability and strength.
  • the proportion of lithium disilicate in the glass ceramic according to the invention is less than 0.5% by weight, preferably less than 0.25% by weight and particularly preferably less than 0.1% by weight, in each case based on the total weight of the glass ceramic.
  • the proportion of lithium metasilicate in the glass ceramic according to the invention is less than 0.5% by weight, preferably less than 0.25% by weight and particularly preferably less than 0.1% by weight, in each case based on the total weight of the glass ceramic.
  • the glass ceramic according to the invention can have further crystal phases in addition to the crystal phases lithium metasilicate and lithium disilicate. These further crystal phases can be, for example, lithium phosphate (Li 3 P0 4 ), lithium aluminosilicate (LiAISi 2 0 6 ) and / or aluminum phosphate (AIP0 4 ).
  • the glass ceramic according to the invention is particularly suitable for processing by means of pressing processes.
  • An important parameter here is the softening temperature of the material, which indicates its heat resistance.
  • the softening temperature of the glass ceramic according to the invention is preferably in the range from 880 to 925 ° C., particularly preferably in the range from 890 to 910 ° C., determined by means of heating microscopy.
  • glass ceramics with a softening temperature in the specified range can be processed without problems using the pressing process and the CAD / CAM process.
  • the flexural strength is an important measure of the resilience of a dental restoration.
  • the glass ceramic according to the invention has a bending strength of 400 MPa or more, preferably 410 to 550 MPa, determined by means of a biaxial bending test in accordance with DIN EN ISO 6872. It has surprisingly been found that a bending strength in the named area of the glass ceramic has the necessary stability lends to counter the high mechanical stress and to maintain its shape stability over a long period of time, even under stress. High demands are placed in particular on the optical properties of a dental restoration. As far as possible, it should not be recognizable that it is a dental restoration and not a natural tooth.
  • the dental restoration must reproduce the natural color gradient of the teeth surrounding it, which, however, differs from individual to individual and tooth to tooth and is determined, for example, by living conditions and eating habits.
  • a measure to assess the optical properties of a dental restoration is the transmission of the glass ceramic on which it is based.
  • the glass ceramic according to the invention has a transmission of 25% to 60%, preferably 35 to 55%, in particular 40 to 50%, determined by means of transmission measurement (x-rite spectrophotometer). It has surprisingly been found that a glass ceramic with a transmission in the specified range mimics the appearance of a natural tooth without the pins or other fastening means of the glass ceramic showing through.
  • coloring substances can be added to the initial melt, which then determine the optical properties of the glass ceramic formed from the melt.
  • dyes and / or glass-coloring oxides are therefore used as additional starting components to form the melt.
  • Dyes and / or glass-coloring oxides are particularly preferably selected from the group consisting of oxides of yttrium, lanthanum, vanadium, terbium, titanium, manganese, magnesium, erbium, iron, copper, chromium, cobalt, nickel, selenium, silver, indium, gold and rare earth metals, and from these in particular neodymium, praseodymium, samarium and europium.
  • the present invention further provides a method for producing the glass ceramic according to the invention, which comprises the following steps: a) producing a glass from a melt which is formed by melting starting components, the starting components being selected from SiO 2 and at least one lithium compound containing oxygen atoms out the group consisting of Li 2 0, Li 2 C0 3 , Li 2 S0 4 , LiN0 3 and LiCI0 4 ; Zr0 2 in an amount of 5 to 15 wt.%, Al 2 0 3 , P 2 Os, 0.5 to 5 wt.% Ce0 2 and sodium compound containing at least one oxygen atom selected from the group consisting of Na 2 0, Na 2 C0 3, NaHC0 3, Na 2 S0 4 and NaHS0 include; b) a first heat treatment of the glass obtained in step a) to obtain a glass ceramic which has nuclei for the formation of lithium metasilicate; c) a second heat treatment of the glass ceramic from step b), while obtaining a glass ceramic which has an increased content of lithium metasilicate
  • the first and / or the second heat treatment can be carried out in two stages, wherein a nucleation step is carried out first and then a germ growth step is carried out subsequently.
  • the first heat treatment is preferably carried out in a temperature range from 550 to 600 ° C., preferably 570 to 590 ° C. It has surprisingly been found that this temperature range is particularly beneficial for the formation of lithium metasilicate seeds.
  • the second heat treatment is further preferably carried out at a temperature in the range from 600 to 660 ° C., preferably 620 to 650 ° C. Heat treatment in the specified temperature range promotes in particular the formation of the lithium metasilicate crystal phase.
  • a third heat treatment can be carried out after the second heat treatment, preferably in a temperature range from 820 to 860 ° C.
  • a heat treatment in the specified temperature range promotes in particular the formation of the lithium disilicate crystal phase.
  • the optical and mechanical properties of the glass ceramic can be further improved.
  • the method according to the invention can include further method steps.
  • between the first and the second heat treatment Processing step are carried out in which the glass ceramic obtained is shaped into a dental restoration, for example by means of pressing processes, CAD / CAM processes, casting or 3D printing.
  • Another object of the present invention is the use of the glass ceramic according to the invention as a dental material or as a component of a dental material.
  • the glass ceramic according to the invention is preferably used for the production of dental restorations.
  • Another object of the present invention is a shaped dental product comprising the glass ceramic according to the invention.
  • the dental product is preferably selected from the group consisting of crowns, partial crowns, inlays, onlays, veneers, implants and bridges.
  • the dental product according to the invention is preferably formed from the glass ceramic according to the invention by pressing and / or machining.
  • the pressing process is preferably a hot pressing process.
  • the machining is preferably carried out using a CAD / CAM method.
  • the following glass ceramics were produced, the starting components shown in Table 1 being used to form the melts.
  • the quantities given relate in each case to% by weight based on the total weight of the starting components.
  • Table 2 shows the process control, while Table 3 shows the temperatures for nucleation and crystal growth with the corresponding holding times.
  • Table 3 The time-temperature curve of the crystallization is shown in FIG. 1.
  • the glass ceramic according to the invention (Example 1), which is essentially free of potassium-containing compounds, had a softening temperature of 919 ° C., determined using a heating microscope.
  • the potassium-containing glass ceramic (cf. Example 1), which was used as a comparison, had a significantly higher softening temperature, also determined by means of a heating microscope, of 931 ° C. A bleeding rate of 10K / min was chosen for the measurements.
  • the glass ceramic according to the invention had a bending strength of 431 MPa, determined by means of a three-point bending test.
  • the transmission of the glass ceramic according to the invention was 46.5%, determined by means of transmission measurement (x-rite spectrophotometer).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaskeramik auf Basis von Lithiumsilikat, die sich dadurch auszeichnet, dass sie im Wesentlichen frei von Kaliumverbindungen ist sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung der kaliumfreien Glaskeramik zur Herstellung von dentalen Restaurationen und eine Dentalrestauration, die die kaliumfreie Glaskeramik umfasst.

Description

Kaliumfreie Glaskeramik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaskeramik auf Basis von Lithiumsilikat, die sich dadurch auszeichnet, dass sie im Wesentlichen frei von Kaliumverbindungen ist sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung der kaliumfreien Glaskeramik zur Herstellung von dentalen Restaurationen und eine Dentalrestauration, die die kaliumfreie Glaskeramik umfasst.
Die Verwendung von Lithiumsilikat-Glaskeramiken im Bereich der Dentalrestaurationen ist seit langem bekannt und steht im Fokus intensiver Forschung. Glaskeramiken auf Basis von Lithiumsilikat zeichnen sich dadurch aus, dass sie Phasen unterschiedlicher Zusammensetzungen der Kristallphasen durchlaufen, die sich mittels Temperatureintrag steuern lassen. So liegt bei niedrigen Temperaturen in der Regel Lithiummetasilikat als die vorherrschende Kristallphase vor, die aufgrund ihrer geringeren Härte und Festigkeit eine bessere und materialschonendere Bearbeitung erlaubt. Für die finale Restauration ist dagegen eine höhere Härte/Festigkeit von Vorteil, um eine hohe Lebensdauer und Beständigkeit der Restauration zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass die bearbeitete Lithiummetasilikat-Glaskeramik mittels Wärmebehandlung in eine Glaskeramik überführt wird, in der Lithiumdisilikat eine vorherrschende Kristallphase bildet. Lithiumdisilikat zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Festigkeit aus, die eine Bearbeitung erschwert aber für die finale Restauration wünschenswert ist. Durch die gezielte Steuerung der Zusammensetzung der Kristallphasen der Glaskeramik ist es somit möglich, von den unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Kristallphasen zu profitieren.
Die mechanischen Eigenschaften von Lithiumsilikat-Glaskeramiken sind bekannt und Gegenstand verschiedener Schutzrechte.
So beschreibt EP 2 765 978 eine Lithiumsilikat-Glaskeramik, die sechswertige Metalloxide ausgewählt aus Mo03 und W03 enthält und sich insbesondere zum Einsatz in der Zahnheilkunde, bevorzugt zur Herstellung von dentalen Restaurationen, eignet.
WO 2012/059143 betrifft eine Glaskeramik auf Basis des Lithiummetasilikat- Systems Li20*Si02 (Li2Si03), die in einer Zwischenstufe der Kristallisation einfach mechanisch bearbeitbar ist und nach der vollständigen Kristallisation eine hochfeste, hoch transluzente und chemisch stabile Glaskeramik darstellt.
WO 2011/076422 offenbart eine Lithiumdisilikat-Glaskeramik, die mindestens 10 Gew.-% eines Stabilisators zur Erhöhung der chemischen und mechanischen Stabilität enthält, wobei der Stabilisator im Wesentlichen in der amorphen Phase vorliegt.
EP 2 377 831 beschreibt eine Lithiumsilikat-Glaskeramik, die mindestens 6,1 Gew.-% Zr02 enthält.
US 2015/0274581 bezieht sich auf eine Glaskeramik, die 30 bis 65 Gew.-% Lithiumdisilikat als erste Kristallphase und 20 bis 60 Gew.-% ß-Spodumen als zweite Kristallphase umfasst.
Die im Stand der Technik beschriebenen Glaskeramiken haben den Anspruch einer verbesserten Bearbeitbarkeit mittels abtragender Verfahren, wobei die dentale Restauration aus einem Rohling gefräst wird. Als Alternative steht die Bearbeitung mittels Pressverfahren zur Verfügung, wofür allerdings andere Anforderungen an die Eigenschaften der Keramik zu stellen sind, insbesondere was die Formbarkeit des Keramikrohlings betrifft.
Es besteht daher der Bedarf nach Glaskeramiken auf Lithiumsilikat-Basis, die sich auch mittels Pressverfahren zu dentalen Restaurationen verarbeiten lassen. Wünschenswerterweise sind solche Glaskeramiken für beide Bearbeitungsmethoden geeignet, sowohl für die abtragenden Verfahren, die sich unter dem Begriff CAD/CAM-Verfahren zusammenfassen lassen, als auch für die Bearbeitung mittels Pressverfahren.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Glaskeramik auf Basis von Lithiumsilikat zur Verfügung zu stellen, die sich mittels Pressverfahren zu einer dentalen Restauration verarbeiten lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Lithiumsilikat- Glaskeramik, die im Wesentlichen frei von Kalium ist. Es wurde überraschend gefunden, dass durch die Abwesenheit von kaliumhaltigen Verbindungen die Eigenschaften der Glaskeramik verbessert werden können. Insbesondere können die Kristallisationstemperatur und die Erweichungstemperatur und damit die Bearbeitungstemperatur für die jeweilige Anwendung optimiert werden, ohne dass die physikalischen Eigenschaften wie Biegefestigkeit und
Wärmeausdehnungskoeffizient negativ beeinflusst werden.
Daher ist ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Lithiumsilikat- Glaskeramik, erhältlich aus einer Schmelze, die durch Schmelzen von
Ausgangskomponenten gebildet wird, wobei die Ausgangskomponenten Si02, mindestens eine Sauerstoffatome enthaltende Lithiumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, Li2C03, Li2S04, LiN03 und LiCI04; Zr02 in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-%, Al203, P2Os und mindestens eine Sauerstoffatome enthaltende Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2C03, NaHC03, Na2S0 und NaHS04; und 0,5 bis 5 Gew.-% Ce02 umfassen, und wobei sich die Glaskeramik dadurch auszeichnet, dass sie im Wesentlichen frei von kaliumhaltigen Verbindungen ist.
Unter im Wesentlichen frei im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass der Anteil an kaliumhaltigen Verbindung in der Glaskeramik weniger als 0,1 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,09 Gew.-% oder weniger als 0,05 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmelze. In einer speziellen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Glaskeramik frei von kaliumhaltigen Verbindungen.
Unter Ausgangskomponenten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Komponenten zu verstehen, aus denen die Schmelze zur Gewinnung der Glaskeramik hergestellt wird, wobei die Komponenten gegebenenfalls bei Bildung der Schmelze eine chemische oder physikalische Umwandlung erfahren können.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge an Si02 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 53 bis 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze.
Neben der Temperaturbehandlung ist das Verhältnis von Si02 zu der Sauerstoffatome enthaltenden Lithiumverbindung ein entscheidendes Kriterium dafür, ob die gewünschten Kristallphasen Lithiummetasilikat und Lithiumdisilikat ausgebildet werden. Daher ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lithiumsilikat-Glaskeramik bevorzugt, in der der Anteil der mindestens einen Sauerstoffatome enthaltenden Lithiumverbindung 10 bis 27 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 27 Gew.-%, besonders bevorzugt 13 bis 22 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze, beträgt. Es hat sich überraschend gezeigt, dass Silikat-Glaskeramiken, die aus Ausgangskomponenten gewonnen werden, deren Anteil an sauerstoffhaltigen Lithiumverbindungen im beanspruchten Bereich liegt, dazu neigen schon früh kleinere Kristalle auszubilden, wodurch die Bearbeitbarkeit mittels abtragender Verfahren verbessert wird.
Zur Verbesserung der optischen Eigenschaften kann der Glaskeramik Zr02 zugesetzt werden. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der der Gehalt an Zr02 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 13 Gew.-% oder 9 bis 11 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 10,5 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze.
Der Anteil an Al203 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der
Ausgangskomponenten der Schmelze.
Zur Unterstützung des Keimbildungsprozesses hat es sich als vorteilhaft erwiesen, der Ausgangsschmelze eine gewisse Menge an P2Os als Keimbildungsmittel beizumischen. Entsprechend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskeramik bevorzugt, in der der Anteil an P2Os 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 8 Gew.-%, beträgt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze.
Zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Glaskeramik und zur Verbesserung ihrer Bearbeitbarkeit enthält die Ausgangsschmelze, aus der die erfindungsgemäße Glaskeramik gebildet wird, mindestens eine sauerstoffhaltige Natriumverbindung. Vorzugsweise liegt der Gehalt der mindestens einen sauerstoffhaltigen Natriumverbindung im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass Glaskeramiken mit einem sehr guten, ausgeglichenem Profil aus optischen und mechanischen Eigenschaften erhalten werden können, wenn die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten von Zr02 zu sauerstoffhaltiger Natriumverbindung, insbesondere von Zr02 zu Na20, im Bereich von 1 : 1 bis 30: 1, vorzugsweise von 2: 1 bis 25: 1 und insbesondere von 3 : 1 bis 10: 1 und im Speziellen von 4: 1 bis 7: 1, liegt.
Insbesondere hinsichtlich der Bearbeitbarkeit und Ausbildung gewünschter Kristallphasen sind erfindungsgemäße Glaskeramiken vorteilhaft, bei denen die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten von sauerstoffhaltiger Lithiumverbindung zu sauerstoffhaltiger Natriumverbindung, insbesondere von Li20 zu Na20, im Bereich von 2: 1 bis 54: 1, vorzugsweise von 3: 1 bis 44: 1 und insbesondere im von 5: 1 bis 15: 1 liegt.
Bevorzugt ist hierzu, dass die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, bei denen die Gesamtmenge von sauerstoffhaltigen Alkalimetallverbindungen 10,5 bis 32 Gew.-%, vorzugsweise 13 bis 27 Gew.-% und insbesondere 15 bis 24 Gew.-% beträgt.
Insbesondere bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, die als sauerstoffhaltige Alkalimetallverbindungen ausschließlich sauerstoffhaltige Lithiumverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, Li2C03, Li2S04, LiN03 und LiCI04 sowie Mischungen hiervon, und sauerstoffhaltige Natriumverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2C03, NaHC03, Na2S04 und NaHS04 sowie Mischungen hiervon, aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskeramik, in der die Ausgangskomponenten in den folgenden Mengen vorliegen, wobei sich die Angaben der Gew.-% jeweils auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze beziehen:
Si02: 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 53 bis 65 Gew.-%;
Ce02: 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 Gew.-%, alternativ bevorzugt 1 bis 3,5 Gew.-%; sauerstoffhaltige Lithiumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, Li2C03, Li2S04, LiN03 und LiCI04: 10 bis 27 Gew.~%, vorzugsweise 12 bis 27 Gew.-%, besonders bevorzugt 13 bis 22 Gew.-%;
Zr02: 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 13 Gew.-% oder 9 bis 11 Gew,-%, besonders bevorzugt 10 bis 10,5 Gew.-%;
Al203: 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3,5 Gew.-%;
R2Od: 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 8 Gew.-%; und sauerstoffhaltige Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2CC>3, NaHCCh, Na2S04 und NaHS04: 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die sauerstoffhaltige Lithiumverbindung Li20 oder Li2C03.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine sauerstoffhaltige Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2C03, Na2S04 und NaHC03.
In der erfindungsgemäßen Glaskeramik liegt Ce02 als Ausgangskomponente vor. Die Menge an Ce02 beträgt dabei 0,5 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, alternativ bevorzugt 1 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten der Schmelze. Es wurde überraschend gefunden, dass durch die Verwendung von Ce02 als Ausgangskomponente der erfindungsgemäßen Glaskeramik die aus den Ausgangskomponenten hergestellte Schmelze deutlich weniger Lufteinschlüsse aufwies.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten Zr02 zu Ce02 im Bereich von 10: 1 bis 5: 1, vorzugsweise 7: 1 bis 4: 1. Es wurde überraschend gefunden, dass durch ein Gewichtsverhältnis der beiden Ausgangskomponenten in dem angegebenen Bereich ein optimales Gleichgewicht zwischen den optischen Eigenschaften der späteren Glaskeramik und der Verarbeitbarkeit der Schmelze erzielt werden kann. Wie bereits im einleitenden Teil der Anmeldung ausgeführt, hat es sich als vorteilhaft für die Bearbeitung und Formbarkeit der Glaskeramik erwiesen, wenn die Glaskeramik zumindest in der Phase ihrer Bearbeitung Lithiummetasilikat umfasst. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Glaskeramik Lithiummetasilikat (Li2Si03) als Kristallphase umfasst. Vorzugsweise liegt der Anteil an Lithiummetasilikat im Bereich von 6 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Glaskeramik. Bei einem Anteil an Lithiummetasilikat in der Glaskeramik, der in dem beanspruchten Bereich liegt, wurde überraschend festgestellt, dass die Glaskeramik die nötige Festigkeit für eine Bearbeitung aufweist, die Bearbeitung aber werkzeugschonend vorgenommen werden kann, ohne dass es zu Absplitterungen am Rohling bzw. der herzustellenden Restauration kommt. Des Weiteren kann eine Glaskeramik, die Lithiummetasilikat in den angegebenen Mengen umfasst mittels Heißpressen verarbeitet werden, ohne dass es zu einer Beschädigung der inneren Struktur kommt.
Dentale Restaurationen sind während ihres Einsatzes enormen Druckkräften, insbesondere während des Kauvorgangs, ausgesetzt, die nicht immer gleichmäßig verteilt sind. Um diesen Belastungen standhalten zu können, muss die verwendete Glaskeramik eine entsprechende Festigkeit aufweisen. Diese wird unter anderem dadurch erreicht, dass die Kristallphase des weicheren Lithiummetasilikats in die Kristallphase des härten Lithiumdisilikats überführt wird. Entsprechend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskeramik bevorzugt, die Lithiumdisilikat (LhS Os) umfasst. Vorzugsweise liegt der Anteil an Lithiumdisilikat in der Glaskeramik im Bereich von 5 bis 50 Gew.- %, vorzugsweise 8 bis 30 Gew.-%. Bei einem Anteil an Lithiumdisilikat im angegebenen Bereich kann die benötigte Festigkeit der dentalen Restauration sichergestellt werden, wobei gleichzeitig die auf die dentale Restauration wirkenden Kräfte aufgefangen werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis von Lithiummetasilikat zu Lithiumdisilikat 100: 1 bis 1 : 100, vorzugsweise 50: 1 bis 1:50 und besonders bevorzugt 2: 1 bis 1 :2. Es wurde überraschend gefunden, dass die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Glaskeramik bei einem Gewichtsverhältnis der beiden Kristallphasen in den angegebenen Bereichen optimal an die jeweiligen Anforderungen, insbesondere Bearbeitbarkeit und Festigkeit, angepasst werden können.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Lithiumdisilikat in der erfindungsgemäßen Glaskeramik weniger als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,25 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Glaskeramik.
In einer weiter alternativ bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Lithiummetasilikat in der erfindungsgemäßen Glaskeramik weniger als 0,5 Gew.- %, vorzugsweise weniger als 0,25 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Glaskeramik. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Glaskeramik neben den Kristallphasen Lithiummetasilikat und Lithiumdisilikat weitere Kristallphasen aufweisen. Bei diesen weiteren Kristallphasen kann es sich beispielsweise um Lithiumphosphat (Li3P04), Lithiumalumosilikat (LiAISi206) und/oder Aluminiumphosphat (AIP04) handeln.
Die erfindungsgemäße Glaskeramik ist besonders für eine Verarbeitung mittels Pressverfahren geeignet. Eine wichtige Kenngröße ist hierbei die Erweichungstemperatur des Materials, die dessen Wärmeformbeständigkeit angibt. Die Erweichungstemperatur der erfindungsgemäßen Glaskeramik liegt vorzugsweise im Bereich von 880 bis 925°C, besonders bevorzugt im Bereich von 890 bis 910°C, bestimmt mittels Erhitzungsmikroskopie.
Es wurde überraschend gefunden, dass sich eine Glaskeramik mit einer Erweichungstemperatur in dem angegebenen Bereich problemlos mittels Pressverfahren und mittels CAD/CAM -Verfahren bearbeiten lässt.
Die Biegefestigkeit ist ein wichtiges Maß für die Belastbarkeit einer dentalen Restauration. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskeramik weist diese eine Biegefestigkeit von 400 MPa oder mehr, vorzugsweise 410 bis 550 MPa auf, bestimmt mittels biaxialer Biegeprüfung gemäß DIN EN ISO 6872. Es wurde überraschend gefunden, dass eine Biegefestigkeit im genannten Bereich der Glaskeramik die nötige Stabilität verleiht, um der hohen mechanischen Belastung zu begegnen und auch unter Belastung ihre Formstabilität über eine lange Zeit zu wahren. Insbesondere an die optischen Eigenschaften einer dentalen Restauration werden hohe Anforderungen gestellt. So soll möglichst nicht erkennbar sein, dass es sich um eine dentale Restauration und nicht um einen natürlichen Zahn handelt. Entsprechend muss die dentale Restauration den natürlichen Farbverlauf der sie umgebenen Zähne abbilden, der jedoch von Individuum zu Individuum und Zahn zu Zahn verschieden ist und beispielsweise durch die Lebensumstände und Ernährungsgewohnheiten bestimmt wird. Ein Maß, um die optischen Eigenschaften einer dentalen Restauration zu beurteilen, ist die Transmission der ihr zugrunde liegenden Glaskeramik. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Glaskeramik eine Transmission von 25 % bis 60 %, vorzugsweise 35 bis 55%, insbesondere 40 bis 50% auf, bestimmt mittels Transmissionsmessung (x-rite Spektralphotometer). Es wurde überraschend gefunden, dass eine Glaskeramik mit einer Transmission im angegebenen Bereich das Aussehen eines natürlichen Zahns nachahmt, ohne dass eingesetzte Stifte oder andere Befestigungsmittel der Glaskeramik durchscheinen.
Um das Aussehen der dentalen Restauration weiter zu optimieren und auf die individuellen Bedürfnisse abzustimmen, können der Ausgangsschmelze färbende Substanzen beigemischt werden, die dann die optischen Eigenschaften der aus der Schmelze gebildeten Glaskeramik bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskeramik werden zur Bildung der Schmelze daher als zusätzliche Ausgangskomponenten Farbstoffe und/oder glasfärbende Oxide eingesetzt. Besonders bevorzugt sind Farbstoffe und/oder glasfärbenden Oxide ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxiden von Yttrium, Lanthan, Vanadium, Terbium, Titan, Mangan, Magnesium, Erbium, Eisen, Kupfer, Chrom, Kobalt, Nickel, Selen, Silber, Indium, Gold und Seltenerdmetallen, und aus diesen insbesondere Neodym, Praseodym, Samarium und Europium.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Fierstellung der erfindungsgemäßen Glaskeramik, das die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen eines Glases aus einer Schmelze, die durch Schmelzen von Ausgangskomponenten gebildet wird, wobei die Ausgangskomponenten Si02, mindestens eine Sauerstoffatome enthaltende Lithiumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, Li2C03, Li2S04, LiN03 und LiCI04; Zr02 in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-%, Al203, P2Os, 0,5 bis 5 Gew.~% Ce02 und mindestens eine Sauerstoffatome enthaltende Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2C03, NaHC03, Na2S04 und NaHS0 umfassen; b) eine erste Wärmebehandlung des in Schritt a) erhaltenen Glases unter Erhalt einer Glaskeramik, die Keime zur Bildung von Lithiummetasilikat aufweist; c) eine zweite Wärmebehandlung der Glaskeramik aus Schritt b), unter Erhalt einer Glaskeramik, die gegenüber der Glaskeramik aus Schritt b) einen erhöhten Gehalt an Lithiummetasilikat aufweist; und d) eine dritte Wärmebehandlung der Glaskeramik aus Schritt c) unter Erhalt einer Glaskeramik, die Lithiumdisilikat aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erste und/oder die zweite Wärmebehandlung zweistufig durchgeführt werden, wobei zuerst ein Keimbildungsschritt und daran anschließend ein Keimwachstumsschritt durchlaufen wird.
Vorzugsweise wird die erste Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 550 bis 600°C, vorzugsweise 570 bis 590°C durchgeführt. Es wurde überraschend gefunden, dass dieser Temperaturbereich zur Ausbildung von Lithiummetasilikat-Keimen besonders förderlich ist.
Weiterhin bevorzugt wird die zweite Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 660°C, vorzugsweise 620 bis 650°C vorgenommen. Eine Wärmebehandlung in dem angegebenen Temperaturbereich fördert insbesondere die Ausbildung der Lithiummetasilikat-Kristallphase.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann im Anschluss an die zweite Wärmebehandlung eine dritte Wärmebehandlung vorgenommen werden, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 820 bis 860°C. Eine Wärmebehandlung in dem angegebenen Temperaturbereich fördert insbesondere die Ausbildung der Lithiumdisilikat-Kristallphase. Außerdem können die optischen und mechanischen Eigenschaften der Glaskeramik weiter verbessert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Verfahrensschritte umfassen. So kann beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Wärmebehandlung ein Bearbeitungsschritt vorgenommen werden, in dem die erhaltene Glaskeramik zu einer dentalen Restauration geformt wird, beispielsweise mittels Pressverfahren, CAD/CAM-Verfahren, Gießen oder 3D-Druck.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Glaskeramik als Dentalmaterial oder als Komponente eines Dentalmaterials. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Glaskeramik für die Herstellung von dentalen Restaurationen verwendet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein geformtes Dentalprodukt, das die erfindungsgemäße Glaskeramik umfasst. Vorzugsweise ist das Dentalprodukt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kronen, Teilkronen, Inlays, Onlays, Veneers, Implantaten und Brücken.
Das erfindungsgemäße Dentalprodukt wird vorzugsweise durch Pressen und/oder maschinelle Bearbeitung aus der erfindungsgemäßen Glaskeramik geformt. Bei dem Pressverfahren handelt es sich vorzugsweise um ein Heißpressverfahren. Die maschinelle Bearbeitung erfolgt vorzugsweise mittels CAD/CAM-Verfahren.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele verdeutlicht, wobei diese nicht als Einschränkung des Erfindungsgedanken zu verstehen sind.
Es wurden folgende Glaskeramiken hergestellt, wobei zur Bildung der Schmelzen die in Tabelle 1 wiedergegebenen Ausgangskomponenten eingesetzt wurden. Die Mengenangaben beziehen sich jeweils auf Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten.
Tabelle 2 gibt die Prozessführung wieder während Tabelle 3 die Temperaturen für die Keimbildung und das Kristallwachstum mit den entsprechenden Haltezeiten zeigt.
Tabelle 1: Tabelle 2
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Tabelle 3 Der Zeit-Temperatur-Verlauf der Kristallisation ist in Figur 1 wiedergeben.
Die erfindungsgemäße Glaskeramik (Beispiel 1), die im Wesentlichen frei von kaliumhaltigen Verbindungen ist, wies eine mittels Erhitzungsmikroskop bestimmte Erweichungstemperatur von 919°C auf. Im Gegensatz dazu wies die kaliumhaltige Glaskeramik (Vgl. -Beispiel 1), die als Vergleich herangezogen wurde, eine deutlich höhere Erweichungstemperatur, ebenfalls mittels Erhitzungsmikroskop bestimmt, von 931°C auf. Für die Messungen wurde eine Fleizrate von 10K/min gewählt.
Die erfindungsgemäße Glaskeramik wies eine Biegefestigkeit von 431 MPa auf, bestimmt mittels Drei-Punkt-Biegeprüfung.
Die Transmission der erfindungsgemäßen Glaskeramik lag bei 46,5%, bestimmt mittels Transmissionsmessung (x-rite Spektralphotometer).

Claims

Ansprüche:
1. Lithiumsilikat-Glaskeramik erhältlich aus einer Schmelze, die durch Schmelzen von Ausgangskomponenten gebildet wird, wobei die Ausgangskomponenten Si02, mindestens eine sauerstoffhaltige Lithiumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, Li2CC>3, Li2S04, LiN03 und UCIO4 und Mischungen hiervon; Al203, P2Os, mindestens eine sauerstoffhaltige Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2C03, NaHC03, Na2S04 und NaHS04 und Mischungen hiervon; Ce02 in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% und 5 bis 15 Gew.-% Zr02 umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze weniger als 0,1 Gew.-% kaliumhaltige Verbindungen aufweist, und wobei die Gewichtsangaben jeweils bezogen sind auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten.
2. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an sauerstoffhaltiger Natriumverbindung 0,5 bis 5 Gew.- %, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten, beträgt.
3. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die Si02 in einer Menge von 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise von 53 bis 65 Gew.-%, umfasst.
4. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die sauerstoffhaltige Lithiumverbindungen in einer Menge von 10 bis 27 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 27 Gew.-%, besonders bevorzugt 13 bis 22 Gew.-%, umfasst.
5. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die Zr02 in einer Menge von 7 bis 13 Gew.-% oder 9 bis 11 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 10,5 Gew.-%, umfasst.
6. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die Al203 in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew„-%, vorzugsweise von 1 bis 3,5 Gew.-%, umfasst.
7. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die P2O5 in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 4 bis 8 Gew.-%, umfasst.
8. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, die Ce02 in einer Menge von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, alternativ bevorzugt 1 bis 3,5 Gew.-% umfasst.
9. Lithiumsilikat-Glaskeramik gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten Zr02 zu Ce02 im Bereich von 5: 1 bis 10: 1, vorzugsweise von 4: 1 bis 7: 1, liegt.
10. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten von Zr02 zu sauerstoffhaltiger Natriumverbindung, insbesondere von Zr02 zu Na20, im Bereich von 1: 1 bis 30: 1, vorzugsweise von 2: 1 bis 25: 1 und insbesondere im von 3: 1 bis 10: 1 und im Speziellen von 4: 1 bis 7: 1, liegt.
11. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus
Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der das Gewichtsverhältnis der Ausgangskomponenten von sauerstoffhaltiger Lithiumverbindung zu sauerstoffhaltiger Natriumverbindung, insbesondere von Li20 zu Na20, im Bereich von 2: 1 bis 54: 1, vorzugsweise von 3: 1 bis 44: 1 und insbesondere im von 5: 1 bis 15: 1 liegt.
12. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, bei der die Gesamtmenge von sauerstoffhaltigen Alkalimetallverbindungen 10,5 bis 32 Gew.-%, vorzugsweise 13 bis 27 Gew.-% und insbesondere 15 bis 24 Gew.-% beträgt.
13. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus Ausgangskomponenten gebildet wird, die als sauerstoffhaltige
Alkalimetallverbindungen ausschließlich sauerstoffhaltige
Lithiumverbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li20, U2CO3, U2SO4, UNO3 und UCIO4 sowie Mischungen hiervon; und sauerstoffhaltige Natriumverbindungen Na20, Na2C03, NaHC03, Na2S04 und NaHS04 sowie Mischungen hiervon, aufweist.
14. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze ausfolgenden Ausgangskomponenten gebildet wird:
Si02: 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 55 bis 65 Gew.-%; sauerstoffhaltige Lithiumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus U2O, U2CO3, U2SO4, L1NO3 und UCIO4: 10 bis 27 Gew.-%, vorzugsweise 13 bis 22 Gew.-%;
Zr02: 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 13 Gew.-% oder 9 bis 11 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 10,5 Gew.-%;
AI2O3: 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3,5 Gew.-%;
P2O5 : 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 8 Gew.-%; sauerstoffhaltige Natriumverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Na20, Na2CC>3, NaHCC>3, Na2S04 und NaHS04; 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.~%; und
CeC>2 in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, alternativ bevorzugt 1 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten.
15. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik Lithiummetasilikat aufweist.
16. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Lithiummetasilikat in der Glaskeramik 6 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 25 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtvolumen/Gesamtgewicht der Glaskeramik.
17. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik Lithiumdisilikat aufweist.
18. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Lithiumdisilikat in der Glaskeramik 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 30 Gew.-% beträgt.
19. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik eine
Erweichungstemperatur von 880 bis 925°C, vorzugsweise 890 bis 910°C, aufweist, bestimmt mittels Erhitzungsmikroskop.
20. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik eine
Biegefestigkeit von mehr als 400 MPa, vorzugsweise 410 bis 550 MPa, aufweist, bestimmt gemäß DIN EN ISO 6872.
21. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik eine
Transmission von 25 % bis 60 %, vorzugsweise von 45 bis 55%, beispielsweise 45 bis 50%, aufweist, bestimmt gemäß Transmissionsmessung (x-rite Spektralphotometer).
22. Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangskomponenten weiterhin Farbstoffe und/oder glasfärbende Oxide umfasst.
23. Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen eines Glases aus einer Ausgangsschmelze, die durch Schmelzen von Ausgangskomponenten gebildet wird, die in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 definiert sind; b) eine erste Wärmebehandlung des in Schritt a) erhaltenen Glases unter Erhalt einer Glaskeramik, die Keime zur Bildung von Lithiummetasilikat aufweist; und c) eine zweite Wärmebehandlung der Glaskeramik aus Schritt b), unter Erhalt einer Glaskeramik, die gegenüber der Glaskeramik aus Schritt b) einen erhöhten Gehalt an Lithiummetasilikat aufweist; und d) eine dritte Wärmebehandlung der Glaskeramik aus Schritt c) unter Erhalt einer Glaskeramik, die Lithiumdisilikat aufweist.
24. Verwendung der Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 als Dentalmaterial oder als Komponente eines Dentalmaterials.
25. Verwendung der Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 zur Herstellung eines Dentalprodukts durch Pressverfahren, vorzugsweise durch Heißpressverfahren.
26. Geformtes Dentalprodukt enthaltend eine Lithiumsilikat-Glaskeramik nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22.
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